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  PCB设计考虑EMC的接地技巧        PCB设计中，接地是抑制噪声和防止干扰的重要措施。根据电路的不同，有不同的接地方法，只有正确的接地才能减少或避免电路间的相互干扰。日常中主要的接地方式有两种：单点接地和多点接地。如何在考虑EMC的前提下正确的接地是本文中我们将主要讨论的问题，希望对电子设计人员有所提醒。    一、 接地干扰消除         在有些情况下，地线阻抗带来的干扰无法避免，尤其对电子设备理想情况下地线阻抗为零，它不仅是电路中信号电平的参考点，而且当有电流通过它时不应产生压降在具体的电子设备内，这种理想地线是不存在的地线既有电阻又有电抗，当有电流迈过时必然产生压降另一方面，地线还有可能利其他线路(信号线，电源线)形成环路当交变磁场与环路交链时，就会在地线中感应电势不论是地线流过的电流在地线上产生的压降，还是地环路所引起的感应屯势，都会使公用地线的各个电路单元产生相互干扰如何抑制地线干扰也就成为电磁兼容性设计的一个重要课题根据地线干扰形成的机理，减小地线干扰的措施可归纳为：模拟接地与数字接地分离，减小地线阻抗和屯源馈线阻抗、选择合适的接地方式，阻隔地环路等地线中的干扰电压除与流过地线中的电流有关外，还与地线的阻抗有关地线阻抗包括电阻和电感 ZG＝RG十jwL (1)   如欲减少ZG，就得减少RG和L但交流电在流经导体截面时并不像直流那样在导体上均匀分布，由于趋肤效应，电流集中于表面，使导体有效载流面积小于甚至远小于导体的真实截面积因此同一导体在直流、低频和高频情况下所呈现的阻抗不同；而导体的电感同样与导体半径、长度以及信号频率有关设计时应根据不同频率下的导体阻抗来选择导体截面大小，并尽可能使地线加粗和缩短。     二、 接地方式的一般选取原则        对于给定的设备或系统，在所关心的最高频率（对应波长为）入上，当传输线的长度L〉入，则视为高频电路，反之，则视为低频电路。根据经验法则，对于低于1MHZ的电路，采用单点接地较好；对于高于10MHZ，则采用多点接地为佳。对于介于两者之间的频率而言，只要最长传输线的长度L小于/20 入，则可采用单点接地以避免公共阻抗耦合。 对于接地的一般选取原则如下：        （1）低频电路（1MHz），建议采用单点接地； （2）高频电路（10MHz），建议采用多点接地； （3）高低频混合电路，混合接地。   三、接地方式        1. 单点接地 单点接地是整个系统中，只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都连接到这一点上。         单点接地适用于频率较低的电路中（1MHZ以下）。若系统的工作频率很高，以致工作波长与系统接地引线的长度可比拟时，单点接地方式就有问题了。当地线的长度接近于1/4波长时，它就象一根终端短路的传输线，地线的电流、电压呈驻波分布，地线变成了辐射天线，而不能起到“地”的作用。        为了减少接地阻抗，避免辐射，地线的长度应小于1/20波长。在电源电路的处理上，一般可以考虑单点接地。对于大量采用的数字电路的PCB，由于其含有丰富的高次谐波，一般不建议采用单点接地方式。         2. 多点接地 多点接地是指设备中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。         多点接地电路结构简单，接地线上可能出现的高频驻波现象显著减少，适用于工作频率较高的（10MHZ）场合。但多点接地可能会导致设备内部形成许多接地环路，从而降低设备对外界电磁场的抵御能力。在多点接地的情况下，要注意地环路问题，尤其是不同的模块、设备之间组网时。地线回路导致的电磁干扰：         理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体。但实际的地线本身既有电阻分量又有电抗分量，当有电流通过该地线时，就要产生电压降。地线会与其他连线（信号、电源线等）构成回路，当时变电磁场耦合到该回路时，就在地回路中产生感应电动势，并由地回路耦合到负载，构成潜在的EMI威胁。 3. 浮地 浮地是指设备地线系统在电气上与大地绝缘的一种接地方式。        由于浮地自身的一些弱点，不太适合一般的大系统中，其接地方式很少采用。  四、 结束语         正确选择一点接地和多点接地当频率低于1MHz也时，应采用一点接地；当频率高于10MHz也时，应采用就近多点接地；当工作频率在1—10MHz也时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1／20，否则应采用多点接地应采用对称、平衡结构电路及双绞屏蔽线作传输线，使两线得到的地噪声及其它干扰相等，可以在输入端相互抵消屏蔽导线的屏蔽层应一端接地，接地点应是放大器公共端或信号源公共端电路板上既有高速逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者地线不要相混，分别与电源端地线相连，尽量加大线性电路地线的截面积，使它能通过三倍于印制电路板的电流，如有可能，接地线的线径应大于3mm。        负载地线和交流地线上都有很大电流通过，这些大电流地线与信号地应分开设置，同时大电流地线应粗些，通常应采用汇流排或粗导线各类地线应分开布线，然后，同一类地线分别短接后，再接到共同的接地点若它们之间有的不允许直接相连时，可在两者之间加接1—10uf的电容器为了达到较好的效果，常把铜网埋人地面深处，然后用铜排接到共同的接地点。 【博文整理自网络】  

说说电源中为什么要接地？？ Q1：为什么要接地?           Answer：接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。随电子通信和其它数字领域的发展，在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足要求了。比如在通信系统中，大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。而且随着电子设备的复杂化，信号频率越来越高，因此，在接地设计中，信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注，否则，接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。最近，高速信号的信号回流技术中也引入了 “地”的概念。     Q2：接地的定义           Answer: 在现代接地概念中、对于线路工程师来说，该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’；对于系统设计师来说，它常常是机柜或机架；对电气工程师来说，它是绿色安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。   Q3：常见的接地符号           Answer: PE,PGND,FG－保护地或机壳；BGND或DC-RETURN－直流－48V(+24V)电源（电池）回流；GND－工作地；DGND－数字地；AGND－模拟地；LGND－防雷保护地   Q4：合适的接地方式           Answer:  接地有多种方式，有单点接地，多点接地以及混合类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说，单点接地用于简单电路，不同功能模块之间接地区分，以及低频（f1MHz）电子线路。当设计高频（f10MHz）电路时就要用多点接地了或者多层板（完整的地平面层）。   Q5：信号回流和跨分割的介绍           Answer：对于一个电子信号来说，它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径，所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。           第一，根据公式可以知道，辐射强度是和回路面积成正比的，就是说回流需要走的路径越长，形成的环越大，它对外辐射的干扰也越大，所以，PCB布板的时候要尽可能减小电源回路和信号回路面积。            第二，对于一个高速信号来说，提供有好的信号回流可以保证它的信号质量，这是因为PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层（或电源层）为参考来计算的，如果高速线附近有连续的地平面，这样这条线的阻抗就能保持连续，如果有段线附近没有了地参考，这样阻抗就会发生变化，不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。所以，布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层，或者高速线边并行走一两条地线，起到屏蔽和就近提供回流的功能。           第三，为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割，这也是因为信号跨越了不同电源层后，它的回流途径就会很长了，容易受到干扰。当然，不是严格要求不能跨越电源分割，对于低速的信号是可以的，因为产生的干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要认真检查，尽量不要跨越，可以通过调整电源部分的走线。（这是针对多层板多个电源供应情况说的）     Q6：为什么要将模拟地和数字地分开，如何分开?           Answer：模拟信号和数字信号都要回流到地，因为数字信号变化速度快，从而在数字地上引起的噪声就会很大，而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起，噪声就会影响到模拟信号。           一般来说，模拟地和数字地要分开处理，然后通过细的走线连在一起，或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开，如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。       Q7：单板上的信号如何接地?           Answer：对于一般器件来说，就近接地是最好的，采用了拥有完整地平面的多层板设计后，对于一般信号的接地就非常容易了，基本原则是保证走线的连续性，减少过孔数量；靠近地平面或者电源平面，等等。     Q8：单板的接口器件如何接地?           Answer：有些单板会有对外的输入输出接口，比如串口连接器，网口RJ45连接器等等，如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作，例如网口互连有误码，丢包等，并且会成为对外的电磁干扰源，把板内的噪声向外发送。一般来说会单独分割出一块独立的接口地，与信号地的连接采用细的走线连接，可以串上0欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的，对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。     Q9：带屏蔽层的电缆线的屏蔽层如何接地?           Answer：屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上，这是因为信号地上有各种的噪声，如果屏蔽层接到了信号地上，噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰，所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。当然前提是接口地也要非常的干净。  

说说开关电源中关于“地”的思考的那些事儿 关于“地”的思考 理想地线： 理想地线应是一个零电位、零阻抗的物理实体   实际的布线中，地线在 PCB 上，本身会有阻抗成分，又有分布电容、电感构成的电抗成分； 根据欧姆定律，有电流通过就会产生压降   地线跟源 ( 电源、信号源 ) 构成回路，此回路的电场会感应出外部电磁场的 RF 电流，即常说的 “ 噪声 ” ，从而引起 EMI 问题 开关电源中地的分类： Ⅰ 、交流地： 交流电的零线，这种地通常是产生噪声的地，应与大地区别开 Ⅱ 、直流地： 直流电路 “ 地 ” ，零电位参考点 Ⅲ 、模拟地： 是各种模拟量信号的零电位 Ⅳ 、数字地： 也叫逻辑地，是数字电路各种开关量（数字量）信号的零电位 Ⅴ 、热地： 指变压器初级地，跟电网不隔离   ，带电 Ⅵ 、冷地： 指变压器次级地，跟电网隔离   ，不带电 Ⅶ 、功率地： 大电流网络器件、功率电子与磁性器件的零电位参考点 Ⅷ 、信号地： 一般指传感变化信号的地线 Ⅸ 、安全地： 提供大地接地点的回路，可防止触电危险 Ⅹ 、屏蔽地： 为互联的电缆与主要机架提供 0V 参考或电磁屏蔽，防止静电感应和磁场感应 Ⅺ 、系统地： 整个系统模拟、数字信号公共参考点 Ⅻ 、浮地： 将电路中某条支路作为 0V 参考而不接地 接地方式： 1、单点接地 �   指所有电路的地线接到公共地线的同一点，以减少地回路之间的相互干扰。 �   可以防止不同子系统中的电流与 RF 电流，经过同样的返回路径，从而避免造成相互之间的共模噪声耦合 。 �   根据不同系统的特点，可以选择串联单点接地与并联单点接地。 A:单点串联接地 : 指所有的器件的地都连接到地总线上，然后通过总线连接到地汇接点 存在着相互的共阻抗干扰： VA = Ia(RA+wLA) + (Ia+Ib+Ic)(R1+wL1) VB = Ib(RB+wLB) + (Ia+Ib+Ic)(R1+wL1)+ (Ib+Ic)(R2+wL2) VC = Ic(RC+wLC) + (Ia+Ib+Ic)(R1+wL1)+ (Ib+Ic)(R2+wL2) 优点 ： 分布传输的阻抗极小布线简单，美观 �   缺点 : 不适合于高频电路（ f ≥ 1MHz ） 不适合于多个功率回路电路 各子系统之间存在着共阻抗干扰 由于对地分布电容的影响，会产生并联谐振现象，大大增加地线的阻抗 单点并联接地 : 指所有的器件的地直接接到地汇接点，不共用地总线 优点： 可以防止系统内各模块之间的共阻抗干扰 �   缺点 : 不适合于高频电路（ f ≥ 1MHz ） 会受到并联谐振的影响 由于各自的地线较长，地回路阻抗不同，会加剧地噪声的影响，引起 RF 问题 多点接地： 指系统内各部分电路就近接地 优点： 多根导线并联能够降低接地导体的总电感能够提供较低的接地阻抗 �   缺点 : 每根接地线的长度小于信号波长的 1/20 多点接地可能会导致设备内部形成许多接地环路，从而降低设备对外界电磁场的抵御能力 不同的模块、设备之间组网时，地线回路容易导致 EMI 问题 混合接地： 结合了单点接地和多点接地的综合应用，一般是在单点接地的基础上再通过一些电感或电容多点接地，它是利用电感、电容器件在不同频率下有不同阻抗的特性，使地线系统 在不同的频率下具有不同的接地结构，主要适用于工作在混合频率下的电路系统 。 �   要注意分清楚模拟电路的地与数字电路的地，以及他们的最佳公共连接点 接地的一般选取原则 �   以最高频率（对应波长为λ）为考虑对象，当传输线的长度  L λ，则视为高频电路，反之，则视为低频电路。 �   （ 1 ）低频电路 (1MHz) ，建议采用单点接地； �   （ 2 ）高频电路 (10MHz) ，建议采用多点接地； �   （ 3 ）高、低频混合电路，采用混合接地。 开关电源实际布线过程 中关于 “ 地 ” 的考虑 �   根据实际应用 , 先分清楚地线的种类 , 然后选择不同的接地方式 总则 : �   不论何种接地方式，都须遵守 “ 低阻抗，低噪声 ” 的原则

说说各种电源和接地的那些事儿 DCpower 一般是指带实际电压的源，其他的都是标号（在有些仿真软件中默认的把标号和源相连的） VDD: 电源电压（单极器件）；电源电压（ 4000 系列数字电 路）；漏极电压（场效应管）    VCC ：电源电压（双极器件）；电源电压（ 74 系列数字电路）；声控载波（ Voice Controlled Carrier) VSS: 地或电源负极 VEE ：负电压供电；场效应管的源极（ S ） VPP ：编程 / 擦除电压。 详解： 在电子电路中， VCC 是电路的供电电压 , VDD 是芯片的工作电压： VCC ： C=circuit  表示电路的意思 ,  即接入电路的电压，  D=device  表示器件的意思 ,  即器件内部的工作电压，在普通的电子电路中，一般 VccVdd ! VSS ： S=series  表示公共连接的意思，也就是负极。 有些 IC  同时有 VCC 和 VDD ， 这种器件带有电压转换功能。 在 “ 场效应 ” 即 COMS 元件中， VDD 乃 CMOS 的漏极引脚， VSS 乃 CMOS 的源极引脚，这是元件引脚符号，它没有 “VCC” 的名称，你的问题包含 3 个符号， VCC / VDD /VSS ， 这显然是电路符号   除了正确进行接地设计、安装 , 还要正确进行各种不同信号的接地处理。控制系统中，大致有以下几种地线： （ 1 ）数字地：也叫逻辑地，是各种开关量（数字量）信号的零电位。 （ 2 ）模拟地：是各种模拟量信号的零电位。 （ 3 ）信号地：通常为传感器的地。 （ 4 ）交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。 （ 5 ）直流地：直流供电电源的地。 （ 6 ）屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设。 以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。下面就接地问题提出一些看法： （ 1 ）控制系统宜采用一点接地。一般情况下 , 高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点；但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在 1MHz 以下 , 可用一点接地；高于 10MHz 时，采用多点接地；在 1 ～ 10MHz 之间可用一点接地，也可用多点接地。 （ 2 ）交流地与信号地不能共用。由于在一段电源地线的两点间会有数 mV 甚至几 V 电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。 （ 3 ）浮地与接地的比较。全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于 50MΩ 。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。 （ 4 ）模拟地。模拟地的接法十分重要。为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。 （ 5 ）屏蔽地。在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽解决分布电容问题，一般接大地；电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应，其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共端；相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。 对于电气系统的接地，要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接地干线，最后才连接在一起，实行总接地 。

说说开关电源地线设计应注意的那些事儿           布线开关电源中包含有高频信号，PCB上任何印制线都可以起到天线的作用，印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗，从而影响频率响应。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽，这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。           印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比，而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长，长度越长，印制线能发送和接收电磁波的频率越低，它就能辐射出更多的射频能量。根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。接地是开关电源四个电流回路的底层支路，作为电路的公共参考点起着很重要的作用，它是控制干扰的重要方法。因此，在布局中应仔细考虑接地线的放置，将各种接地混合会造成电源工作不稳定。           1.正确选择单点接地通常，滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点，同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上，主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的，因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰。开关电源中，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而采用一点接地，即将电源开关电流回路(中的几个器件的地线都连到接地脚上，输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上，这样电源工作较稳定，不易自激。做不到单点时，在共地处接两二极管或一小电阻，其实接在比较集中的一块铜箔处就可以。          2.尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏，因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线电源线信号线，如有可能，接地线的宽度应大于3mm，也可用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用 。         进行全局布线的时候，还须遵循以下原则：           (1).布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修(注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。           (2).设计布线图时走线尽量少拐弯，印刷弧上的线宽不要突变，导线拐角应≥90度,力求线条简单明了。           (3).印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。因采用单面板，直插元件位于top面，表贴器件位于bottom面，所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠，但要避免焊盘重叠。           3.输入地与输出地本开关电源中为低压的DC-DC，欲将输出电压反馈回变压器的初级，两边的电路应有共同的参考地，所以在对两边的地线分别铺铜之后，还要连接在一起，形成共同的地。